本發(fā)明涉及一種硬幣測數(shù)技術，特別是涉及一種通過聲波異面測數(shù)的裝置及方法。

背景技術：

硬幣找零器中設置硬幣測數(shù)裝置，為工作人員裝幣提供了依據(jù)，保證了機器的有效使用時間，并且不再需要人工定時檢查機器內硬幣的數(shù)量，降低了人工檢查的成本。

目前，硬幣找零器通常利用紅外燈、渦流測試和超聲波的方式檢測幣桶中的硬幣數(shù)量。這幾種方式各有利弊，比如利用紅外燈的發(fā)射和接收檢測硬幣數(shù)量的裝置，測數(shù)結果比較準確，但是裝置對使用環(huán)境的要求較高，在環(huán)境比較惡劣的場合中，如灰塵很大時其測試結果不準確，并且需要經常維護，維護的難度也較大。利用渦流檢測硬幣數(shù)量的裝置，檢測結果不準確，只能給出幣桶有無硬幣，無法給出具體數(shù)量，如日本富士的渦流測數(shù)裝置，10枚以下就測定為空，誤差較大。現(xiàn)有的超聲波硬幣數(shù)量檢測裝置，其檢測精度也不高，檢測誤差也達到10枚。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種聲波異面測數(shù)裝置及基于該裝置的測數(shù)方法，降低了維護成本，提高了檢測精度。

實現(xiàn)發(fā)明目的的技術解決方案為：一種聲波異面測數(shù)裝置，包括聲道上蓋板、麥克風、聲道下蓋板、主控電路板、電極、基座、幣桶底座、幣桶，其中電極有兩個，分別為第一電極和第二電極，所述基座上設置聲道上蓋板、聲道下蓋板和幣桶底座，其中幣桶底座上設置幣桶，聲道上蓋板和聲道下蓋板位于幣桶上方，聲道上蓋板和聲道下蓋板之間構成聲音通道，聲道上蓋板上設置用于固定麥克風的麥克風接收通道，所述麥克風接收通道口與聲音通道出口相鄰，均在幣桶口的頂部投影范圍內，所述主控電路板上設置聲波高壓變壓器，所述聲波高壓變壓器包括第一電極和第二電極，第一電極和第二電極之間放電產生的聲音穿過聲音通道。

基于該裝置的測數(shù)方法，包括如下步驟：

步驟1、溫度傳感器檢測當前裝置所處的環(huán)境溫度，并將檢測溫度傳送給主控電路板；

步驟2、主控電路板控制聲波高壓變壓器電源的接通與斷開，聲波高壓變壓器通過第一電極和第二電極對空氣放電，使得空氣被擊穿產生聲波；

步驟3、麥克風接收聲波經幣桶底部物品表面反射回來的回聲信號，并將回聲波波形傳送給主控電路板；

步驟4、主控電路板根據(jù)第一聲波波形的最高點、回聲波波形的最高點和當前聲音傳播速度計算幣桶中無硬幣的空余部分高度，并結合單個硬幣的高度轉化為硬幣的數(shù)量。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點：1)本發(fā)明裝置的結構簡單，測數(shù)方法快捷方便，并且顯著提高了硬幣測數(shù)的精度和速度，硬幣測數(shù)的誤差被控制在2枚；2)本發(fā)明裝置可以在環(huán)境比較惡劣的情況下正常工作，降低了維護成本和難度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的俯視圖。

圖2為本發(fā)明裝置的b-b剖圖。

圖3為本發(fā)明裝置的c-c剖圖。

圖4為第一麥克風接收的第一聲波波形圖。

圖5為第一麥克風接收的回聲波波形圖。

圖6為第一麥克風接收的第一聲波和第一聲的回聲波合成后的波形圖。

具體實施方式

一種聲波異面測數(shù)裝置，包括聲道上蓋板1、麥克風、聲道下蓋板3、主控電路板4、電極、基座9、幣桶底座10、幣桶，所述基座9上設置聲道上蓋板1、聲道下蓋板3和幣桶底座10，其中幣桶底座10上設置幣桶，聲道上蓋板1和聲道下蓋板3位于幣桶上方，聲道上蓋板1和聲道下蓋板3之間構成聲音通道，聲道上蓋板1上設置用于固定麥克風的麥克風接收通道，所述麥克風接收通道口與聲音通道出口相鄰，均在幣桶口的頂部投影范圍內，所述主控電路板4上設置聲波高壓變壓器，所述聲波高壓變壓器包括第一電極7和第二電極8，第一電極7和第二電極8之間放電產生的聲音穿過聲音通道。

所述麥克風接收通道口和聲音通道出口的中心到幣桶中軸線的距離相等。

所述麥克風通過固定螺絲6固定在麥克風接收通道內。

裝置還包括用于感知裝置所處溫度的溫度傳感器13，所述溫度傳感器13與主控電路板4連接。

所述溫度傳感器設置在聲道下蓋板3底部。

所述主控電路板4設置在聲道上蓋板1上部。

所述麥克風包括第一麥克風2和第二麥克風5，所述麥克風通道包括第一麥克風接收通道15和第二麥克風接收通道17，所述聲音通道包括兩個出口，分別為第一聲音通道出口14和第二聲音通道出口16，所述幣桶包括第一幣桶11和第二幣桶12，所述第一麥克風2固定在第一麥克風通道15內，第一麥克風接收通道口與第一聲音通道出口14相鄰，均在第一幣桶11的頂部投影范圍內；所述第二麥克風5固定在第二麥克風通道17內，第二麥克風接收通道口與第二聲音通道出口16相鄰，均在第二幣桶12的頂部投影范圍內。

基于該裝置的測數(shù)方法，包括如下步驟：

步驟1、溫度傳感器13檢測當前裝置所處的環(huán)境溫度，并將檢測溫度傳送給主控電路板4；

步驟2、主控電路板4控制聲波高壓變壓器電源的接通與斷開，聲波高壓變壓器通過第一電極7和第二電極8對空氣放電，使得空氣被擊穿產生聲波；

步驟3、麥克風接收聲波經幣桶底部物品表面反射回來的回聲信號，并將回聲波傳送給主控電路板4；

步驟4、主控電路板4根據(jù)第一聲波波形的最高點、回聲波波形的最高點和當前聲音傳播速度計算幣桶中無硬幣的空余部分高度，并結合單個硬幣的高度轉化為硬幣的數(shù)量。

根據(jù)當前裝置所處環(huán)境溫度計算聲音傳播速度的具體公式為：

式中，v為當前聲音傳播的速度，單位為米/秒，t為當前裝置所處的溫度。

計算幣桶中無硬幣的空余部分高度的具體公式為：

式中，h為幣桶中無硬幣的空余部分高度，v為當前聲音傳播的速度，d為第一聲波波形的最高點與回聲波波形的最高點之間的時間差，h1為幣桶與聲道下蓋板之間的間隙；

計算硬幣數(shù)量的具體公式為：

式中，n為硬幣的數(shù)量，h2為幣桶的高度，h3為硬幣厚度。

下面結合附圖詳細闡述本發(fā)明技術方案。

實施例1：

聲波異面測數(shù)裝置，包括聲道上蓋板1、麥克風、聲道下蓋板3、主控電路板4、電極、基座9、幣桶底座10、幣桶、溫度傳感器13，所述基座9上設置聲道上蓋板1、聲道下蓋板3和幣桶底座10，其中幣桶底座10上設置幣桶，聲道上蓋板1和聲道下蓋板3之間構成聲音通道，聲道上蓋板1上設置用于固定麥克風的麥克風接收通道和主控電路板4，所述麥克風通過固定螺絲6固定在麥克風接收通道內，所述麥克風接收通道口與聲音通道出口相鄰，均在幣桶口的頂部投影范圍內，且兩者的中心到幣桶中軸線的距離相等，所述主控電路板4上設置聲波高壓變壓器，所述聲波高壓變壓器包括第一電極7和第二電極8，第一電極7和第二電極8之間放電產生的聲音穿過聲音通道，聲道下蓋板3底部設置溫度傳感器13。

基于該裝置的測數(shù)方法，包括如下步驟：

步驟1、溫度傳感器13檢測當前裝置所處的環(huán)境溫度，并將檢測溫度傳送給主控電路板4；

步驟2、主控電路板4控制聲波高壓變壓器(7000v，大電壓小電流)電源的接通與斷開，聲波高壓變壓器通過第一電極7和第二電極8對空氣放電，使得空氣被擊穿產生聲波；

步驟3、聲波通過聲音通道傳遞到聲音通道出口，在聲音通道出口處通過空氣多方向傳播，其中一個方向傳播到達麥克風接收口，此時麥克風接收到的聲音的波形信號(簡稱第一聲波)，并將第一聲波波形傳送給主控電路板4；另一個方向是沿著幣桶向幣桶底部傳播，當聲音到達幣桶底部物體表面(底部平面或硬幣表面)時，聲音發(fā)生反射沿著幣桶向上傳播到達麥克風接收口，此時麥克風接收到的聲音的波形信號(簡稱回聲波)，麥克風接收回聲信號后將回聲波波形傳送給主控電路板4；

步驟4、主控電路板4根據(jù)第一聲波波形的最高點、回聲波波形的最高點和聲音傳播速度計算幣桶中無硬幣的空余部分高度，并結合單個硬幣的高度轉化為硬幣的數(shù)量，根據(jù)當前裝置所處環(huán)境溫度計算聲音傳播速度的具體公式為：

式中，v為當前聲音傳播的速度，單位為米/秒，t為當前裝置所處的溫度。

計算幣桶中無硬幣的空余部分高度的具體公式為：

式中，h為幣桶中無硬幣的空余部分高度，v為當前聲音傳播的速度，d為第一聲波波形的最高點與回聲波波形的最高點之間的時間差，h1為幣桶與聲道下蓋板之間的間隙；

計算硬幣數(shù)量的具體公式為：

式中，n為硬幣的數(shù)量，h2為幣桶的高度，h3為硬幣厚度。

實施例2：

如圖1-3所示，本實施例的裝置，在實施例1的基礎上增加了一個幣桶和相關的測數(shù)結構，具體的該裝置為對稱結構，所述麥克風包括第一麥克風2和第二麥克風5，所述麥克風通道包括第一麥克風接收通道15和第二麥克風接收通道17，所述聲音通道包括兩個出口，分別為第一聲音通道出口14和第二聲音通道出口16，所述幣桶包括第一幣桶11和第二幣桶12，所述第一麥克風2固定在第一麥克風通道15內，第一麥克風接收通道口與第一聲音通道出口14相鄰，均在第一幣桶11的頂部投影范圍內；所述第二麥克風5固定在第二麥克風通道17內，第二麥克風接收通道口與第二聲音通道出口16相鄰，均在第二幣桶12的頂部投影范圍內。第一幣桶11和第二幣桶12的高度相等，第一幣桶11和第二幣桶12與聲道下蓋板之間的間隙相等。

基于該裝置的測數(shù)方法，包括如下步驟：

步驟1、溫度傳感器13檢測當前裝置所處的環(huán)境溫度，并將檢測溫度傳送給主控電路板4；

步驟2、主控電路板4控制聲波高壓變壓器(7000v，大電壓小電流)電源的接通與斷開，聲波高壓變壓器通過第一電極7和第二電極8對空氣放電，使得空氣被擊穿產生聲波；

步驟3、聲波通過聲音通道傳遞到第一聲音通道出口和第二聲音通道出口，在第一聲音通道出口和第二聲音通道出口處分別通過空氣進行多方向傳播，其中一個方向傳播到達第一麥克風接收口和第二麥克風接收口，此時第一麥克風和第二麥克風分別接收到對應的第一聲波，第一麥克風接收的第一聲波的波形如圖4所示，第一麥克風和第二麥克風接收對應的第一聲波后將第一聲波波形傳送給主控電路板4；另一個方向是沿著第一幣桶和第二幣桶向幣桶底部傳播，當聲音到達第一幣桶和第二幣桶底部物體表面(底部平面或硬幣表面)時，聲音發(fā)生反射沿著幣桶向上傳播到達第一麥克風接收口和第二麥克風接收口，此時第一麥克風和第二麥克風分別接收到對應的回聲波，第一麥克風接收的回聲波的波形如圖5所示，第一麥克風和第二麥克風接收對應的回聲信號后將回聲波波形傳送給主控電路板4；

步驟4、主控電路板4根據(jù)第一幣桶和第二幣桶對應的第一聲波波形的最高點、回聲波波形的最高點和聲音傳播速度計算幣桶中無硬幣的空余部分高度，并結合單個硬幣的高度轉化為硬幣的數(shù)量，根據(jù)當前裝置所處環(huán)境溫度計算聲音傳播速度的具體公式為：

式中，v為當前聲音傳播的速度，單位為米/秒，t為當前裝置所處的溫度。

計算幣桶中無硬幣的空余部分高度的具體公式為：

式中，h為幣桶中無硬幣的空余部分高度，v為當前聲音傳播的速度，d為第一聲波波形的最高點與回聲波波形的最高點之間的時間差，h1為幣桶與聲道下蓋板之間的間隙；

計算硬幣數(shù)量的具體公式為：

式中，n為硬幣的數(shù)量，h2為幣桶的高度，h3為硬幣厚度。

實施例3：

實施例3和實施例2的包括的部件相同，但是第一幣桶和其對應的測數(shù)裝置與第二幣桶和其對應的測數(shù)裝置不對稱。